SS3型電力機車雙機重聯電氣控制技術改進

盧錦華（南寧鐵路安全監管辦機輛驗收室，工程師，廣西　南寧　530029）

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SS3型電力機車雙機重聯電氣控制技術改進

盧錦華
（南寧鐵路安全監管辦機輛驗收室，工程師，廣西南寧530029）

摘要：SS3型電力機車經過初期重聯改造后，實際運用中暴露出一些影響行車安全的突出問題，通過對機車重聯電氣控制原理進行分析，針對原重聯改造設計方案存在的不足，改進了電子控制柜控制線路、重聯過分相控制線路、重聯連接線設計，并改造機車信息顯示屏電路設計，從而確保SS3型電力機車雙機重聯電氣控制性能進一步完善，使之更加安全可靠。

關鍵詞：電力機車；重聯；電氣；技術改進

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.02.021

南昆線百色-威舍區段，下行列車雙機牽引定數為4 000 t，單機牽引定數為2 050 t，使用雙機重聯牽引，線路通過能力是單機牽引的2倍。目前我局南昆線貨物列車主要使用SS7型、SS3型及HXD 1 C型電力機車擔當牽引任務，其中SS7型、HXD 1 C型電力機車出廠已具備雙機重聯牽引功能，而SS3型電力機車原出廠設計只具有單機牽引功能，因此SS3型電力機車無法雙機重聯運行成為制約南昆線牽引擴能的一個重要瓶頸。

為滿足南昆線日益增長的牽引擴能需求，SS3型電力機車實現雙機重聯牽引可起到重要保證作用。為此，南寧機務段對配屬的SS3型電力機車陸續實施重聯改造，使之具備雙機牽引能力。首批重聯改造機車上線運用后，暴露出一些影響行車安全的突出問題，比如電子控制柜不同組導致無法同步給流、重聯過分相控制無法同步、重聯信息顯示異常等。通過對機車重聯電氣控制原理進行分析，查找出主機廠重聯改造設計方案存在的不足并實施必要的技術改進，確保SS3型電力機車雙機重聯電氣控制性能進一步完善，使之更加安全可靠。

1　雙機重聯電氣控制技術關鍵

雙機重聯牽引是指兩臺機車同時牽引列車，前臺機車（本務機車）能同步控制后臺機車（重聯機車），使兩臺機車的牽引、制動特性保持一致。機車重聯包括電氣重聯以及風管路重聯，電氣重聯主要采用硬連線重聯方式（兩臺機車之間通過重聯控制電纜進行連接，傳輸110 V電平的機車控制信號，乘務員在本務機車上操控，即可對兩臺機車集中進行牽引、電制動控制），該方案電氣控制系統連接見圖1所示。

圖1　雙機重聯電氣控制系統連接示意圖

兩臺機車通過重聯控制電纜進行連接，本務機車的相關控制信號通過重聯插座進入到重聯機車，然后通過司機室的重聯選擇開關，實現本務機車與重聯機車控制信號的切換，同時相關控制信號送至司機室的重聯信息顯示裝置。本務機車司機控制器給電子控制柜送出指令（直流電壓），電子控制柜按司機控制器給出的電壓整定值轉化為電子控制柜的控制信號，控制硅整流柜晶閘管的開通及斷開，以實現機車交—直流變換及直流電壓電流輸出值的控制，從而完成雙機重聯機車輸出功率的同步控制。

2　雙機重聯電氣控制存在問題

2.1電子控制柜不同名組導致無法正常牽引給流

首批雙機重聯改造上線運用后，出現當本務機車和重聯機車電子控制柜同時置A組或同時置B組時（注：電子控制柜為AB組雙套冷備，AB組相互獨立，功能完全一樣），兩臺重聯機車均牽引給流正常。但是當本務機車A組故障轉換置B組控制，重聯機車正常置A組控制時（或者是本務機車正常置A組控制，重聯機車A組故障轉換置B組控制時），就出現司機提調速手柄時，本務機車給流正常，重聯機車則出現無流無壓故障。在這種情況下，必須將本務機車和重聯機車電子控制柜同置A組或B組，重聯機車才能有流有壓，且運行中如果同時出現一臺機車電子控制柜A組故障，另一臺機車電子控制柜B組故障，則重聯機車出現無流無壓，牽引功率減半，無法繼續牽引，勢必被迫救援。

2.2重聯機車通過接觸網分相區存在嚴重隱患

主機廠重聯改造設計方案存在嚴重缺陷，即未考慮到重聯機車通過接觸網分相區的問題。按照原改造設計方案，當機車到達接觸網分相點“斷”電標時，本務機車自動分相裝置將發出“斷開”主斷路器的信號，兩臺機車同時“斷開”主斷路器。當本務機車首先通過接觸網分相區，到達“合”電標時，自動過分相裝置發出合主斷路器的信號，兩車同時合上主斷路器，但此時重聯機車仍處在分相區內（“合”電標到分相絕緣器的距離是30 m，單臺機車長度是22 m，兩臺機車連掛總長是44 m），勢必會造成重聯機車帶電進入分相區、燒損分相絕緣器的嚴重事故后果。

2.3重聯插座接連設計存在故障隱患主機廠重聯改造設計方案是兩臺指定車號的機車固定雙機重聯使用（未考慮雙機因現場需要而拆分使用的因素），因此設計采用單套重聯插座連接線方式，這樣雖然減少了拆裝的工作量，節省了改造用料。但現實情況，一是機務段長期用車緊張，雙機重聯機車須隨機配對使用，因而需要經常拆裝重聯連接線，重聯連接線拆裝頻繁變高后，就帶出連接可靠性的問題，長期頻繁拔插重聯插頭插座也易造成插針與插孔間電氣接觸不良，實際運行中由此引發的故障增多，反而降低機車運用效率。二是單套重聯插座安裝在機車某一側，重聯連接線必定是對角連接，現場非常不便于連接，同時連接線過長，運行中甩晃容易造成斷線，而且過長的連接線與車鉤長期碰磨情況下易出現破損導致電線短路接地故障。

2.4雙機重聯信息顯示異常雙機重聯改造后進行性能試驗時，出現重聯機車司機室顯示屏機車主要工況信息顯示異常的問題，具體故障現象是：有時閉合電鑰匙，尚未閉合重聯開關情況下，重聯機車顯示屏就有少數故障顯示燈高亮，更換顯示屏依不能解決問題。經查找，確定原因是機務段配屬SS3型電力機車原車安裝主顯示屏型號與改造裝車的重聯顯示屏型號不匹配，電氣控制線路設計存在錯誤，直接造成本務機車主顯示屏竄電到重聯機車顯示屏而導致重聯信息顯示異常。

3　主要改進方案

3.1改進電子控制柜控制線路設計經過查閱機車重聯電子控制柜電路圖紙，發現電子控制柜A組的調制信號是由本務機車電子控制柜A組特性控制器2 D 30（1998#）→SA1:14（13）→插頭N 106:N 2→重聯柜（1998#）→重聯線（1998#）→重聯機車重聯柜（1998#）→重聯機車插頭N 106:N 2→SA 1:13（14）→重聯機車A組特性控制器2 D 30（1998#）進行解調。本務機車電子控制柜B組特性控制器2 D30 （1997#）→SA 1:14（13）→插頭N 106:N 2→重聯柜（1997#）→重聯線（1997#）→重聯機車重聯柜（1997#）→重聯機車插頭N 106:N 2→SA 1:13（14）→重聯機車A組特性控制器2 D 30（1997#）進行解調。電子控制柜A、B兩組的調制信號是由1998#和1997#兩條獨立的線傳送到另外一臺機車，A、B兩組調制信號互不相通，當一臺機車電子控制柜置A組或B組時，它的調制信號是不能進入另一臺機車的的B組或A組。所以，當兩臺重聯機車的電子控制柜未置于同名組時，重聯機車是無法給流的。為實現重聯機車不同名組情況下正常同步給流，經研究確定的解決方案是：將調制信號1998#和1997#這兩條控制線短接（見圖2），本務機車A組或B組的調制信號即可進入重聯機車電子控制柜A組或B組中任意一組的調制信號回路中，這樣重聯機車就能實現電子控制柜不同組情況下的正常同步給流。改造前，本務機車和重聯機車電子控制柜必須同時置A組或同時置B組，重聯機車才有電流。改造后，本務機車和重聯機車電子控制柜不論置任一組，重聯機車都可以給電流，解決了本務機車和重聯機車電子控制柜不同名組故障時，重聯機車沒有電流的問題，避免了機破故的發生，降低了事故救援帶來的安全風險。

圖2　電子控制柜調制信號控制線路短接改進示意圖

3.2改進重聯過分相控制線路設計通過研究機車過分相控制原理，并查閱重聯過分相改造電路圖紙，為確保雙機重聯安全可靠過分相，經研究確定的解決方案是：在機車主斷路器控制電路405#控制線回路加裝一個隔離二極管（見圖3）。改造后，當重聯機車到達接觸網分相點前“斷”電標時，本務機車自動分相裝置將發出主斷路器“斷開”指令信號，兩臺機車主斷路器同時分斷，保持了分斷一致性。當本務機車過完分相區到達“合”電標時，自動過分相裝置發出主斷路器“閉合”指令信號，在加裝的隔離二極管的作用下，僅是保證本務機車主斷路器正常閉合，而重聯機車主斷路器則未接收“閉合”指令，仍處于“斷開”狀態，只有當重聯機車已完全通過分相區，到達“合”電標時，重聯機車自動過分相裝置才發出主斷路器“閉合”指令，閉合重聯機車主斷路器。這樣就保證了雙機重聯機車安全通過分相區。為確定安全可靠性，我們嚴格對隔離二極管進行設計選材，閉合主斷路器的工作電流電壓是3.3 A/110 V，最終選用20 A/1 000 V的優質二極管，額定電流是正常工作電流的6倍。

圖3　重聯過分相控制電路改進示意圖

3.3改進重聯連接線設計針對原改造設計方案存在的弊端，我們借鑒SS7型機車重聯連接線設計優點，確定采取雙側雙套對稱連接方式，即將原機車重聯雙側單套插座（見圖4）改為雙側雙套插座，對角斜向連接變為同側對稱連接（見圖5）。這樣就有效解決了雙側單套連接方式帶來的對角連接難度大，連接線過長容易甩晃造成斷線，連接線與車鉤碰磨導致破損短路故障等問題。雙側雙套對稱連接方案顯著優點有：一是重聯連接線的長度變短1/3，不易甩晃，連接便捷；二是雙套重聯線并聯使用，極大降低了機車重聯電線路故障率，確保了雙機重聯運行安全可靠性。

圖5　重聯電氣連接改進設計方案

3.4改造機車信息顯示屏電路設計為實現原車信息顯示屏與改造使用的顯示屏完全兼融匹配，通過查閱機車信息顯示屏控制電路圖紙，對照改造所使用的顯示屏電路控制原理，確定要對機車顯示屏控制線路進行布線適配性改動，具體做法是調整顯示屏插頭插針的邏輯線序，防止出現信號指令竄電問題。改造后，機車主顯示屏與重聯顯示屏都能正確顯示，完全滿足機車重聯工況信息和故障信息的顯示要求。既避免更換機車原裝使用的信息顯示屏，節約了改造費用，同時又能保證重聯改造進度。

4　結束語

SS3型機車重聯改造是在既有機車上進行的技術改進、升級，通過努力，成功解決主機廠重聯改造設計方案存在的不足，提高SS3型機車重聯運行的安全可靠性，實現寧局現有移動設備資源轉化為最佳經濟效益，滿足了南昆線牽引擴能需求。

文章編號：1006-8686（2015）0061-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U264.91+1